切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，包括進(jìn)料斗、進(jìn)料控制閥門、螺旋熱解爐、生物炭收集器、通氣管道、生物炭粒子填充層裝置、常溫冷凝管、超低溫冷凝管、第一冷凝管、第二冷凝管、氣柜。還公開了切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾姆椒ǎ景l(fā)明專利技術(shù)完成秸稈中能量元素和養(yǎng)分元素切割利用，養(yǎng)分元素保留在生物炭中還田培肥土壤，而生物油可以有效收集并利用。一次性完成了分類收集生物炭、生物油和生物燃?xì)獾亩嗦?lián)產(chǎn)途徑。即能保證農(nóng)田可持續(xù)培肥和利用，又能實(shí)現(xiàn)秸稈高附加值生物油、生物燃?xì)舛嗦?lián)產(chǎn)的資源化、能源化，真正開發(fā)出實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)農(nóng)業(yè)新模式。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置及方法
本專利技術(shù)涉及廢物高附加值利用領(lǐng)域，具體涉及切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，還涉及切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾姆椒ǎ軓慕斩捴袑⒛芰吭嘏c養(yǎng)分元素切割以制備還田生物炭、生物油和生物燃?xì)獾亩嗲懈钅芰颗c養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置及工藝，以實(shí)現(xiàn)廢棄物秸稈的資源化和能源化利用。
技術(shù)介紹
我國是農(nóng)業(yè)大國，每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈，年產(chǎn)量高達(dá)8億多噸。在農(nóng)村地區(qū)，小部分農(nóng)作物秸稈被當(dāng)做燃料，用來做飯或取暖，大部分卻在稻田被焚燒，每年燒掉的秸稈超過2×108t，不僅造成資源浪費(fèi)，損失的氮、磷、鉀也相當(dāng)于全國化肥總產(chǎn)量的60％左右，由此還帶來了一系列的環(huán)境與社會問題，如大氣污染、火災(zāi)等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。近年來，將秸稈還田或?qū)⑵渲瞥缮锾窟€田的研究成為熱門話題，秸稈直接還田可以有效將體內(nèi)養(yǎng)分元素回饋到土壤中，以補(bǔ)充農(nóng)作物生長所需的各種養(yǎng)分，但秸稈直接還田速率低，各種養(yǎng)分元素不能完全的釋放到土壤中，沒有最大化的利用秸稈體內(nèi)的養(yǎng)分。而將秸稈熱解制成生物炭后施入土壤中，因其具有豐富的微孔碳架結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和孔隙度，使其具備了極強(qiáng)的吸附能力，能夠?qū)B(yǎng)分穩(wěn)定的持留在土壤中，改善土壤的理化性質(zhì)，使作物能健康生長，并且減少肥料的施加量，這樣不僅能減少焚燒帶來的大氣污染，也能減少肥料施加過度而引起的水體富營養(yǎng)化等水污染問題。但將秸稈制成生物炭后直接還田雖然回收利用了其中的養(yǎng)分元素(N、P、K)卻沒有充分完全的利用其中的能量元素(C和H)，熱解秸稈過程中產(chǎn)生的含有能量元素(C和H)的氣體沒有加以分離和利用，是一種資源的浪費(fèi)，如何在熱解秸稈制備生物炭時將其中的能量元素與養(yǎng)分元素分離并收集，以達(dá)到秸稈廢棄物的高附加值利用是目前秸稈生物炭研究應(yīng)考慮并完善的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于針對秸稈在制備生物炭的問題上，提供切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，還提供切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾姆椒ǎ跓峤饨斩挄r，將秸稈體內(nèi)的養(yǎng)分元素(N、P、K)與能量元素(C和H)切割分離制備生物炭、生物油和生物燃?xì)猓詫?shí)現(xiàn)秸稈中資源的最大化利用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下措施：切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，包括進(jìn)料斗，進(jìn)料斗的出料端與螺旋熱解爐的進(jìn)料端連接，所述的進(jìn)料斗上設(shè)置有進(jìn)料斗進(jìn)氣口，進(jìn)料斗進(jìn)氣口與二氧化碳?xì)庠催B接。如上所述的螺旋熱解爐的出料端與生物炭收集器連接，生物炭收集器上設(shè)置有生物炭收集器進(jìn)氣口，生物炭收集器進(jìn)氣口與二氧化碳?xì)庠催B接。如上所述的螺旋熱解爐內(nèi)熱解溫度為400℃～500℃。如上所述的進(jìn)料斗的出料端設(shè)置有進(jìn)料控制閥門，螺旋熱解爐的出氣端通過通氣管道與生物炭粒子填充層裝置一端連接，生物炭粒子填充層裝置的另一端與常溫冷凝管一端連接，常溫冷凝管另一端與超低溫冷凝管一端連接，超低溫冷凝管另一端與第一冷凝管一端連接，第一冷凝管另一端與第二冷凝管一端連接，第二冷凝管另一端與氣柜連接，超低溫冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管的冷凝溫度均為-5～-15℃。如上所述的生物炭粒子填充層裝置和超低溫冷凝管內(nèi)均填充有秸稈生物炭粒子。如上所述的秸稈生物炭粒子的粒徑為10～20mm。如上所述的超低溫冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管管徑均為50～150mm。切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾姆椒ǎㄒ韵虏襟E：步驟1、打開進(jìn)料控制閥門，秸稈從進(jìn)料斗給入到螺旋熱解爐，同時從進(jìn)料斗的進(jìn)料斗進(jìn)氣口輸入CO2氣體，步驟2、秸稈和CO2氣體經(jīng)進(jìn)料斗同時進(jìn)入螺旋熱解爐，螺旋熱解爐內(nèi)秸稈在螺旋熱解爐內(nèi)的螺旋桿的旋轉(zhuǎn)下攪拌熱解得到生物炭，生物炭經(jīng)螺旋熱解爐的出料端被生物炭收集器收集，同時從生物炭收集器上的生物炭收集器進(jìn)氣口輸入CO2氣體，而熱解產(chǎn)生的熱解氣體由螺旋熱解爐出氣端的通氣管道輸送至生物炭粒子填充層裝置，步驟3、熱解氣體進(jìn)入生物炭粒子填充層裝置，熱解氣體被吸收一部分重油，吸收一部分重油后的熱解氣體進(jìn)入常溫冷凝管進(jìn)行常溫冷凝，熱解氣體中的重油被常溫冷凝管進(jìn)一步冷凝并收集，步驟4、由常溫冷凝管處理后的熱解氣體依次進(jìn)入超低溫冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管進(jìn)行冷凝，超低溫冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管分離并收集輕質(zhì)油，而剩余的熱解氣體由氣柜收集。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、完成秸稈中能量元素(C和H)和養(yǎng)分元素(N、P和K等)切割利用，養(yǎng)分元素保留在生物炭中還田培肥土壤，而生物油可以有效收集并利用。2、秸稈低溫慢速熱解，一次性完成了分類收集生物炭(含養(yǎng)分元素N、P、K)、生物油和生物燃?xì)獾亩嗦?lián)產(chǎn)途徑。3、既能保證農(nóng)田可持續(xù)培肥和利用，又能實(shí)現(xiàn)秸稈高附加值生物油、生物燃?xì)舛嗦?lián)產(chǎn)的資源化、能源化，真正開發(fā)出實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)農(nóng)業(yè)新模式。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)方法獲得的生物炭在不同的熱解氣氛(CO2和N2)和不同的熱解溫度(300℃、400℃、500℃、600℃)下的狀態(tài)圖。圖1中：1—螺旋熱解爐閥門；2—出料控制閥門；3—進(jìn)料斗；4—螺旋熱解爐；5—螺旋桿；6—生物炭收集器；7—通氣管道；8—生物炭粒子填充層裝置；9—常溫冷凝管；10—超低溫冷凝管；11—第一冷凝管；12—第二冷凝管；13—?dú)夤瘢?4—超低溫冷凝器；15—進(jìn)料斗進(jìn)氣口；16—生物炭收集器進(jìn)氣口。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述：實(shí)施例1：如圖1所示，切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，包括進(jìn)料斗3，進(jìn)料斗3的出料端與螺旋熱解爐4的進(jìn)料端連接，進(jìn)料斗3的出料端設(shè)置有進(jìn)料控制閥門2，螺旋熱解爐4的出料端與生物炭收集器6連接，螺旋熱解爐4的出氣端通過通氣管道7與生物炭粒子填充層裝置8一端連接，生物炭粒子填充層裝置8的另一端與常溫冷凝管9一端連接，常溫冷凝管9另一端與超低溫冷凝管10一端連接，超低溫冷凝管10另一端與第一冷凝管11一端連接，第一冷凝管11另一端與第二冷凝管12一端連接，第二冷凝管12另一端與氣柜13連接，超低溫冷凝管10、第一冷凝管11和第二冷凝管12的冷凝溫度均為-5℃，螺旋熱解爐4內(nèi)熱解溫度為400℃。進(jìn)料斗3上設(shè)置有進(jìn)料斗進(jìn)氣口15，生物炭收集器6上設(shè)置有生物炭收集器進(jìn)氣口16，進(jìn)料斗進(jìn)氣口15和生物炭收集器進(jìn)氣口16均與二氧化碳?xì)庠催B接。生物炭粒子填充層裝置8和超低溫冷凝管10內(nèi)均填充有秸稈生物炭粒子。秸稈生物炭粒子的粒徑為10mm。超低溫冷凝管10、第一冷凝管11和第二冷凝管12管徑均為50mm。切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾姆椒ǎㄒ韵虏襟E：步驟1、打開出料控制閥門2，秸稈從進(jìn)料斗3給入到螺旋熱解爐4，同時從進(jìn)料斗3的進(jìn)料斗進(jìn)氣口15輸入CO2氣體。步驟2、秸稈和CO2氣體經(jīng)進(jìn)料斗3同時進(jìn)入螺旋熱解爐4，進(jìn)料控制閥門2同時控制秸稈和CO2氣體進(jìn)入電加熱或外源間接加熱的螺旋熱解爐4，螺旋熱解爐4內(nèi)秸稈在螺旋熱解爐4內(nèi)的螺旋桿5的旋轉(zhuǎn)下攪拌熱解得到生物炭，生物炭(富含養(yǎng)分元素N、P、K等)經(jīng)螺旋熱解爐4的出料端被生物炭收集器6收集，同時從生物炭收集器6上的生物炭收集器進(jìn)氣口16輸入CO2氣體，而熱解產(chǎn)生的熱解氣體由螺旋熱解爐4出氣端的通氣管道7輸送至生物炭粒子填充層裝置8。步本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，包括進(jìn)料斗(3)，其特征在于，進(jìn)料斗(3)的出料端與螺旋熱解爐(4)的進(jìn)料端連接，所述的進(jìn)料斗(3)上設(shè)置有進(jìn)料斗進(jìn)氣口(15)，進(jìn)料斗進(jìn)氣口(15)與二氧化碳?xì)庠催B接。

【技術(shù)特征摘要】
1.切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，包括進(jìn)料斗(3)，其特征在于，進(jìn)料斗(3)的出料端與螺旋熱解爐(4)的進(jìn)料端連接，所述的進(jìn)料斗(3)上設(shè)置有進(jìn)料斗進(jìn)氣口(15)，進(jìn)料斗進(jìn)氣口(15)與二氧化碳?xì)庠催B接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，其特征在于，所述的螺旋熱解爐(4)的出料端與生物炭收集器(6)連接，生物炭收集器(6)上設(shè)置有生物炭收集器進(jìn)氣口(16)，生物炭收集器進(jìn)氣口(16)與二氧化碳?xì)庠催B接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，其特征在于，所述的螺旋熱解爐(4)內(nèi)熱解溫度為400℃～500℃。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，其特征在于，所述的進(jìn)料斗(3)的出料端設(shè)置有進(jìn)料控制閥門(2)，螺旋熱解爐(4)的出氣端通過通氣管道(7)與生物炭粒子填充層裝置(8)一端連接，生物炭粒子填充層裝置(8)的另一端與常溫冷凝管(9)一端連接，常溫冷凝管(9)另一端與超低溫冷凝管(10)一端連接，超低溫冷凝管(10)另一端與第一冷凝管(11)一端連接，第一冷凝管(11)另一端與第二冷凝管(12)一端連接，第二冷凝管(12)另一端與氣柜(13)連接，超低溫冷凝管(10)、第一冷凝管(11)和第二冷凝管(12)的冷凝溫度均為-5～-15℃。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切割能量與養(yǎng)分元素制備生物炭、油和燃?xì)獾难b置，其特征在于，所述的生物炭粒子填充層裝置(8)和超低溫冷凝管(10)內(nèi)均填充有秸稈生物炭粒子。6.根據(jù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚中欣，洪夢凡，黃傳琴，
申請(專利權(quán))人：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42